SFB 716 Dynamische Simulation von Systemen mit großen Teilchenzahlen

Im Sonderforschungsbereich 716 arbeiten Forscher aus verschiedenen Ingenieur- und Naturwissenschaften sowie der Informatik daran, aktuelle wissenschaftlich relevante Phänomene in Simulationen am Computer nachzuvollziehen. Dazu richten sie ihren Blick auf die Teilchen eines Systems, etwa auf die einzelnen Atome, Moleküle oder Sandkörner, und berechnen den Weg eines jeden Teilchens unter dem Einfluss seiner Nachbarn sowie der von außen wirkenden Kräfte. Ihr Ziel ist es, dabei möglichst hohe Teilchenzahlen über einen langen Zeitraum zu betrachten.

Teilchenwolke
Teilchenwolken einer simulierten Laser-
ablation nach circa 40 Pikosekunden.
Die rote Achse zeigt den eigentlich
unsichtbaren Laserstrahl.

Die Simulation solch komplexer Vielteilchensysteme ist aus Sicht der Informatik auch heute noch eine große wissenschaftliche Herausforderung. Trotz der Fortschritte in der Computertechnik stoßen sowohl die Simulationen als auch die Handhabung und die Visualisierung der Ergebnisse weiterhin an die Grenzen dessen, was hinsichtlich Rechenleistung, Speicherbedarf und Bandbreite aktuell möglich ist.

Informatiker entwickeln daher gemeinsam mit Experten der Physik, der Biochemie, des Maschinenbaus und der Verfahrenstechnik neue Methoden zur Skalierung der verfügbaren Rechenleistung, etwa durch neue Programmier- und Modellierungsansätze sowie neue Speicher- und Verarbeitungsstrategien. Darüber hinaus werden der Einsatz paralleler Plattformen wie Graphikkarten oder Many-Core-Chips und neue Ansätze zur effizienten Analyse der komplexen Datenmengen erforscht.

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